Список тематических статей

Капролактам

Гексагидро-2-азепинон, лактам e-аминокапроновой кислоты, 2-оксогексаметиленимин), молекулярная масса 113,16; бесцветные гигроскопические кристаллы, температура плавления 68,8 °С, температура кипения 262,5°С; плотность при 70°С 1,02 г/см³

Капролактам хорошо растворим в воде, органических растворителях и в разбавленной H₂SO₄; теплота растворения в воде 35,17 Дж/кг, в концентрированной H₂SO₄ 611,27 Дж/кг (298-305 К).

По химическим свойствам капролактам – типичный представитель лактамов. При нагревании с концентрированными минеральными кислотами образует соли; в присутствии небольших количеств воды, спиртов, аминов, карбоновых кислот при 250-260°С полимеризуется с образованием полиамидной смолы, из которой затем получают волокно капрон.

В промышленности наиболее распространение получил метод синтеза капролактама из бензола. Технологическая схема включает гидрирование бензола в циклогексан в присут. Pt/Al₂O₃ или никель-хромового катализатора при 250-350 и 130-220°С, соответственно. Жидкофазное окисление циклогексана в циклогексанон осуществляют при 140-160°С, 0,9-1,1 МПа в присутствии нафтената или стеарата Са. Получающийся в результате окисления циклогексанол превращают в циклогексанон путем дегидрирования на цинк-хромовых (360-400°С), цинк-железных (400°С) или медь-магниевых (260-300°С) смешанных катализаторах. Превращение в оксим проводят действием избытка водного раствора сульфата гидроксиламина в присутствии щелочи или NH₃ при 0-100°С. Завершающая стадия синтеза капролактама – обработка циклогексаноноксима олеумом или концентрированной H₂SO₄ при 60-120°С (перегруппировка Бекмана). Выход капролактама в расчете на бензол 66-68%.

При фотохимическом методе синтеза капролактама из бензола циклогексан подвергают фотохимическому нитрозированию в оксим под действием NOCl при УФ облучении. Метод синтеза капролактама из фенола включает гидрирование последнего в циклогексанол в газовой фазе над Pd/Al₂O₃ при 120-140°С, 1-1,5 МПа, дегидрирование полученного продукта в циклогексанон и дальнейшую обработку как в методе синтеза из бензола. Выход 86-88%.

Метод синтеза капролактама из толуола включает: окисление толуола при 165°С в присутствии бензоата Са; гидрирование получающейся бензойной кислоты при 170°С, 1,4-1,5 МПа в присутствии 5%-ной взвеси Pd на мелкодисперсном угле; нитрозирование циклогексанкарбоновой кислоты под действием нитрозилгидросульфата (нитрозилсерной кислоты) при 75-80°С до капролактама-сырца. Некоторые стадии этой схемы недостаточно селективны, что приводит к необходимости сложной очистки получаемого капролактама. Выход К. 71% в расчете на исходный продукт.

Полученный любым из перечисленных методов капролактам предварительно очищают с помощью ионообменных смол, NaClO и КМnО₄, а затем перегоняют. Побочный продукт производства (NH₄)₂SO₄ (2,5-5,2 т на 1 т капролактама), который используется в сельском хозяйстве в качестве минерального удобрения.

Известны также методы получения капролактама из неароматического сырья (фурфурола, ацетилена, бутадиена, этиленоксида), которые не нашли промышленного применения.

Твердый капролактам транспортируют в бумажных пятислойных мешках с полиэтиленовым вкладышем, жидкий – в специально оборудованных цистернах с обогревом в атмосфере азота (содержание кислорода в азоте не должно превышать 0,0005%). Температура воспламенения 135°С, температура самовоспламенения 400°С, нижний предел воспламенения 123°С; ЛД50 450 мг/м³ (мыши, вдыхание паров), ПДК 10 мг/м³. Раздражает кожу.

Капролактам применяют для получения поли-e-капроамида. Объем мирового производства 2,7 млн.т/год; из них из бензола получают 83,6%, из фенола – 12%, из толуола – 4,4% капролактама.

Гладкова Наталья